Il genoma è l'insieme completo del DNA di un organismo. È composto da quattro diversi tipi di nucleotidi:adenina (A), timina (T), guanina (G) e citosina (C). Questi nucleotidi sono disposti in un ordine specifico, che determina il codice genetico. Il codice genetico viene letto dalle cellule per produrre proteine, che sono gli elementi costitutivi di tutti gli esseri viventi.
Oltre a fornire istruzioni per la sintesi proteica, il genoma contiene anche informazioni sulla struttura e sulla funzione di un organismo. Queste informazioni sono organizzate in microarchitetture funzionali, che sono strutture su piccola scala che svolgono compiti specifici. Le microarchitetture funzionali includono geni, promotori, potenziatori e silenziatori.
Geni sono le unità fondamentali dell'ereditarietà. Si trovano sui cromosomi, che sono strutture filiformi nel nucleo delle cellule. Ogni gene contiene istruzioni per produrre una proteina specifica.
Promotori sono regioni del DNA che controllano l'espressione dei geni. Si trovano a monte dei geni e si legano a proteine chiamate fattori di trascrizione. I fattori di trascrizione sono responsabili dell'avvio della trascrizione dei geni nell'RNA.
Potenziatori sono regioni del DNA che migliorano l'espressione dei geni. Si trovano a monte o a valle dei geni e si legano a proteine chiamate coattivatori. I coattivatori sono proteine che aiutano a reclutare la RNA polimerasi, l'enzima che trascrive i geni nell'RNA.
Silenziatori sono regioni del DNA che reprimono l'espressione dei geni. Si trovano a monte o a valle dei geni e si legano a proteine chiamate co-repressori. I co-repressori sono proteine che aiutano a reclutare le deacetilasi istoniche, enzimi che rimuovono i gruppi acetile dagli istoni. I gruppi acetile sono modifiche chimiche che allentano la struttura della cromatina, il complesso di DNA e proteine che costituisce i cromosomi. Quando gli istoni vengono deacetilati, la cromatina diventa più condensata, il che rende più difficile per l’RNA polimerasi l’accesso ai geni.
Il genoma è una struttura complessa e dinamica che viene costantemente regolata per garantire che le cellule dispongano delle proteine di cui hanno bisogno per funzionare correttamente. Le microarchitetture funzionali svolgono un ruolo fondamentale in questa regolazione controllando l'espressione dei geni.
Il genoma definisce la sua microarchitettura funzionale attraverso un complesso processo di regolazione genetica. Questo processo comporta l’interazione di più proteine e sequenze di DNA ed è essenziale per garantire che le cellule dispongano delle proteine di cui hanno bisogno per funzionare correttamente.
